Конструкция трубопроводов азотного компрессора, обеспечивающая производительность и безопасность.
Ограничение всасывания, скорость нагнетания, расположение клапанов, дренаж, поддержка пульсаций и защита от перегрузки должны быть спроектированы как единая система регулирования давления.
Трубопроводы азотного компрессора — это не просто набор соединений между патрубками оборудования. На стороне всасывания они регулируют фактическое давление, доступное для баллона. На стороне нагнетания они транспортируют более горячий и плотный газ и могут передавать пульсации в установку. Клапаны определяют, можно ли изолировать оборудование без возникновения опасного давления, а дренажные клапаны определяют, остается ли конденсат в охладителях и нижних точках. Поэтому эффективный процесс проектирования начинается с расчетов расхода и падения давления, затем добавляются пульсации и механическая поддержка, схемы работы и технического обслуживания клапанов, дренаж и сброс давления для каждого потенциально заблокированного участка. Размер соединения, указанный на патрубке компрессора, не заменяет собой данный анализ системы.
Функции конвейера для определения
- размер всасывающей линии
- Диаметр трубы выбирается таким образом, чтобы потери давления на входе и скорость газа соответствовали характеристикам компрессора в требуемом диапазоне расхода.
- размер напорной линии
- Диаметр выбирается с учетом допустимого перепада давления, скорости потока, характера пульсаций, механических нагрузок и будущей потребности в условиях сжатого газа.
- обратный клапан
- Обратное устройство, ограничивающее обратный поток из ресиверов, параллельно работающих машин или трубопроводов, расположенных ниже по потоку, при остановке компрессора.
- запорная арматура
- Запорный клапан с положительным давлением используется для изоляции оборудования или трубопроводов во время технического обслуживания; его расположение определяет, какое давление сохраняется во время работы.
- точка слива
- Низкорасположенное или разделительное соединение, используемое для удаления жидкости, которая может образовываться после охлаждения или попадать в систему из-за проблем, возникающих при очистке на входе.
- сброс давления
- Устройство или система, защищающая герметичную среду от возможного избыточного давления, включая случаи блокировки нагнетания, теплового расширения и обратного потока, в зависимости от ситуации.
1. Размер всасывающего трубопровода следует определять исходя из потерь давления, а не из диаметра патрубка.
Рассчитайте падение давления на всасывании, используя минимальное ожидаемое давление в ресивере, максимальный требуемый массовый расход, температуру газа, фактическую длину трубопровода, фитинги, клапаны, фильтры и любое оборудование для создания пульсаций. При выборе компрессора следует учитывать давление на всасывающем фланге после учета этих потерь. Даже незначительное ограничение может уменьшить наполнение цилиндра и увеличить степень сжатия, поэтому трубопровод, который выглядит приемлемым при среднем расходе, может стать ограничивающим фактором при пиковой нагрузке.
Прокладывайте всасывающую линию максимально прямолинейно и избегайте ненужных переходников или ограничительных клапанов вблизи компрессора. В случаях значительных пульсаций возвратно-поступательного движения следуйте требованиям производителя к акустическим или пульсационным исследованиям, касающимся размера баллона, расположения патрубков и геометрии трубопровода. Труба большего диаметра может снизить скорость потока, но сама по себе не решает проблему пульсаций; необходимо одновременно рассматривать газовый столб и возбуждение компрессора.
2. Проверьте напорный трубопровод при реальном давлении и температуре.
Объемный расход на выходе ниже объемного расхода на входе, поскольку газ сжат, но температура выше, и падение давления все еще имеет значение. Оцените каждый сегмент при его локальном давлении и температуре. Первая линия после цилиндра или ступени может иметь иные требования к тепловому расширению и пульсации, чем выходная линия охладителя. Обеспечьте гибкость или опоры в соответствии с расчетными нагрузками на трубопровод, не превышая допустимых значений для сопел компрессора.
После подтверждения состояния участка, осмотрите его. трубопроводы азотного компрессора необходимо подобрать ресурс, соответствующий требованиям и реалистичному семейству компрессоров. Здесь проверка осуществляется с учетом размеров трубопроводов азотных компрессоров и клапанов.
Если ресивер высокого давления находится на некотором расстоянии от компрессора, учитывайте потери в трубопроводе при определении заданных параметров управления. Компрессор может достичь предельного давления на выходе, в то время как давление в ресивере останется ниже требуемого, если трубопровод имеет засор. Измерьте давление в обоих местах во время ввода в эксплуатацию, чтобы установить нормальный перепад давления при известном расходе. Повышение перепада давления позже может указывать на частично закрытый клапан, засорение фильтра, засорение или изменение потребности.
3. Установите обратные и запорные клапаны для каждого режима работы.
Обратный клапан на выходе обычно предотвращает обратный поток воздуха под высоким давлением через остановленный компрессор. В параллельных системах каждая линия должна иметь устройство, предотвращающее создание избыточного давления в холостой линии из-за работающей машины. Обратные клапаны на всасывании используются только там, где этого требует технологическая логика; они могут создавать дополнительное сопротивление на входе и не должны устанавливаться по привычке. На схеме трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P&ID) четко укажите направление потока и место отказа.
Запорные клапаны должны обеспечивать возможность проведения технического обслуживания без нарушения работы предохранительных клапанов. Необходимо проверить комплектацию клапанов для нормальной работы, запуска, остановки, замены компрессора, изоляции ресивера, очистки охладителя и технического обслуживания контрольно-измерительных приборов. Если закрытие двух клапанов может привести к задержке газа в охладителе или участке трубопровода, то для этого объема необходимо разработать стратегию защиты от избыточного давления или снижения давления. Операторам не должно приходиться импровизировать, какой клапан обеспечит безопасность участка.
4. Устанавливайте дренажные системы там, где жидкость действительно может скапливаться.
Азот может поступать в компрессор в сухом виде, но после охлаждения может обнаружиться влага, если предварительная обработка газа недостаточна, а машины, смазываемые маслом, могут иметь требования к сепарации. Необходимо определить места скопления жидкости: сепараторы, выходные отверстия охладителей, нижние части трубопроводов и дно ресиверов. Дренажные соединения должны быть доступны, защищены от замерзания (где это необходимо) и направлены в подходящую систему сбора или утилизации, а не оставаться открытыми точками ручного слива.
Неработающий дренаж не является доказательством того, что система сухая. Проверяйте работоспособность дренажа во время ввода в эксплуатацию и осмотра. И наоборот, неожиданное образование конденсата является диагностической информацией: оно может указывать на проблему с сушилкой, изменение температуры в сторону более низких значений или загрязнение технологического процесса. Отслеживайте количество и внешний вид сливаемого конденсата там, где важен контроль загрязнения, вместо того, чтобы рассматривать его как обычные отходы, не имеющие инженерной ценности.
5. Опора трубопроводов для компенсации пульсаций, вибрации и термических деформаций.
Поршневые компрессоры создают пульсации давления и механическую вибрацию, которые не учитываются при расчетах трубопроводов со стационарным потоком. Длинные незакрепленные пролеты, соединения приборов малого диаметра и тяжелые клапаны вблизи вибрирующих сопел являются распространенными причинами усталости. При выборе опор, зажимов, баллонов для создания пульсаций, гибких элементов и распорок малого диаметра используйте рекомендации производителя компрессора и рекомендации по расчету напряжений в трубопроводах. Не используйте несертифицированный гибкий шланг в качестве универсального средства защиты от вибрации в условиях работы с азотом под высоким давлением.
Для сравнения характеристик аналогичного оборудования, ознакомьтесь с информацией на сайте. промышленный компрессор N2 при проверке эксплуатационных предположений в этом разделе. Перекрестная проверка здесь связана с проектным размером трубопроводов азотного компрессора и клапанами.
Горячая выпускная труба также увеличивается в размерах с повышением температуры. Стратегия фиксации должна допускать предполагаемое тепловое расширение, контролируя при этом нагрузки на патрубки и вибрацию. Осматривайте опоры во время первоначального запуска при высокой температуре, поскольку одной лишь холодной центровки недостаточно для оценки поведения трубопровода при рабочей температуре. Любые видимые смещения, удары или повторяющиеся следы контакта следует исследовать до того, как они превратятся в усталостную трещину.
6. Предотвратите любые случаи избыточного давления и засорения.
Составьте карту максимального источника давления, который может воздействовать на каждую трубу, охладитель, фильтр, сепаратор, резервуар и соединение с контрольно-измерительными приборами. Учитывайте нагнетание компрессора, обратный поток в ресивере высокого давления, тепловое расширение захваченного газа и смещение клапанов, где это возможно. Расчет размеров предохранительных устройств, заданного давления, материалов и схемы нагнетания должен соответствовать применимым нормам и проектной документации. Никогда не выбирайте заданное значение давления срабатывания просто путем добавления произвольного запаса выше нормального рабочего давления.
Затем проверьте, могут ли операторы отключить предохранительное устройство, пока защищаемое оборудование находится в эксплуатации. Если используются двойные предохранительные клапаны или селекторные клапаны, схема должна обеспечивать наличие всегда одного допустимого пути защиты. Перед загрузкой компрессора при вводе в эксплуатацию необходимо проверить положение клапана, номера меток, стрелки потока, схему сброса предохранительного клапана и диапазоны приборов по технологической схеме.
анализ конструкции трубопровода
| Элемент | инженерный вопрос | Сигнал подтверждения или принятия решения |
|---|---|---|
| Всасывающий трубопровод | Какова величина потери давления на входе при максимальном расходе? | Расчетное давление на фланце компрессора остается в пределах выбранного диапазона давления на всасывании. |
| Расположение клапанов | Можно ли изолировать оборудование, не создавая при этом незащищенного замкнутого объема? | В каждой линии технического обслуживания предусмотрен предохранительный клапан или определенный путь сброса давления. |
| Дренаж | Где может скапливаться жидкость после охлаждения? | В низинах и сепараторах имеются доступные, функциональные дренажные каналы с соответствующей трассировкой. |
| защита от давления | Каков максимальный источник давления для каждого компонента? | Конструкция предохранительного клапана охватывает надежные компрессоры, случаи обратного потока, засорения и перегрева. |
| Окончательное решение следует зафиксировать в запросе предложений, файле ввода в эксплуатацию или журнале технического обслуживания, чтобы другой инженер мог воспроизвести принятое решение. | ||
Рабочий лист проверки проекта
Завершите цикл проверки «Расчет потерь в всасывающем трубопроводе при максимальном расходе и минимальном давлении источника», задокументировав причину, реакцию и принятие решения. Начните с «ограничения всасывания», определите ожидаемое поведение диаметра всасывающего трубопровода и выберите второе наблюдение, связанное с обратным клапаном, которое может независимо подтвердить тот же вывод. Выполните проверку, не обходя защитные устройства и не выходя за пределы утвержденного рабочего диапазона. Если два сигнала не совпадают, проверьте точность прибора, состояние клапана, потери давления, загрязнение, утечки или логику управления, прежде чем решать, какой компонент нуждается в ремонте. Независимое подтверждение ценно, когда остановка или замена будут дорогостоящими.
Превратите пункт проверки «контроль скорости газа» в зафиксированный этап приемки. Определите, где наблюдается размер напорного трубопровода, рабочее состояние в этот момент и какие условия выше или ниже по потоку могут изменить работу запорного клапана. Запишите данные прибора, чертежа, технической документации или результаты физического осмотра, использованные для обоснования. Затем выполните действие «Рассчитать каждый участок напора при его фактическом давлении и температуре» в повторяемых условиях. Если результат противоречит ожидаемому поведению, отложите принятие следующего проектного или ремонтного решения до тех пор, пока не будет объяснено несоответствие. Это даст другому инженеру достаточно контекста для воспроизведения проверки без опоры на память или недокументированное предположение.
Используйте обратный клапан в качестве контрольной точки на месте установки, привязанной к пункту «Отметьте обратные клапаны, запорные клапаны, байпасы и положения в нормальном рабочем режиме на схеме P&ID». Запишите место измерения или проверки, состояние газа, нагрузку компрессора, соответствующие положения клапанов и документ, определяющий приемку. Одновременно проверьте точку слива, чтобы локальный симптом не был ошибочно принят за проблему всей системы. Концепция «организовать изоляцию и байпас» считается завершенной только тогда, когда наблюдение приводит к четкому решению: принять, исправить или передать на рассмотрение поставщику. Повторите проверку после любого исправления и сохраните значения до и после вместе с протоколом ввода в эксплуатацию или технического обслуживания.
Воспользуйтесь сайтом азотный компрессор для разделения воздуха Этот ресурс используется в качестве второй проверки при преобразовании данного требования в спецификацию компрессора. Перекрестная проверка здесь связана с проектным размером трубопроводов азотного компрессора и клапанами.
Проверьте выполнение условия «разместите дренажные отверстия в самых низких точках», создав одно контролируемое состояние, в котором можно одновременно интерпретировать работу запорного клапана и предохранительного клапана. Стабилизируйте систему, зафиксируйте давление, температуру, расход или состояние оборудования (в зависимости от ситуации) и используйте калиброванные приборы или прямой осмотр в указанных местах. Выполните условие «Добавьте доступные дренажные отверстия в сепараторах, на выходе охладителей, в ресиверах и в самых низких точках» и запишите как ожидаемую, так и наблюдаемую реакцию. Если требуется ограничение, специфичное для конкретной модели, получите его из документации выбранного компрессора, сосуда, трубопровода, генератора или технологического процесса, а не указывайте общее значение. В записи должно быть указано, почему окончательное решение технически обосновано.
Границы безопасности и проверки
Азот под высоким давлением способен быстро высвобождать энергию и вытеснять кислород. Класс давления трубопровода, толщина стенки, материал, способ соединения, размеры предохранительного клапана и конструкция опоры требуют соблюдения соответствующих инженерных норм и расчетов по проекту. Никогда не ослабляйте фланец, фитинг прибора, сливное отверстие или крышку клапана, чтобы проверить, находится ли трубопровод под давлением. Изолируйте трубопровод, сбросьте давление по расчетному маршруту и убедитесь в отсутствии энергии, прежде чем открывать предохранительный клапан.
Контрольный список для проектирования трубопроводов
- Рассчитайте потери всасывания при максимальном расходе и минимальном давлении источника.
- Рассчитайте параметры каждого участка разряда при его фактическом давлении и температуре.
- Отметьте на схеме трубопроводов и контрольно-измерительных приборов обратные клапаны, запорные клапаны, байпасы и положения, соответствующие нормальному режиму работы.
- Предусмотрите доступные сливные отверстия в сепараторах, на выходе из охладителей, в ресиверах и в самых низких точках.
- Рассмотрите возвратно-поступательную пульсацию, опоры, соединения малого диаметра и тепловое расширение.
- Проверьте предохранительные клапаны для каждого компонента и каждой надежной линейки клапанов.
Вопросы по азотным трубопроводам
Должны ли азотные трубопроводы иметь тот же диаметр, что и соединение компрессора?
Не автоматически. Размер соединения — это лишь интерфейс. Диаметр трубы необходимо проверить с учетом потерь давления, скорости потока, пульсаций, механической конструкции и требуемого диапазона расхода.
Где следует установить обратный клапан на выходе?
Разместите его там, где он предотвратит нежелательный обратный поток из расположенного ниже по потоку хранилища или параллельного оборудования, сохраняя при этом необходимые функции сброса и изоляции. Точное местоположение соответствует требованиям технологической схемы и поставщика компрессоров.
Нужны ли дренажные системы для систем с сухим азотом?
Необходимо учитывать потенциальные источники попадания жидкости. Жидкость может образовываться в охладителях, из-за сбоев в работе вышестоящих очистных сооружений, технического обслуживания или попадания жидкости в технологический процесс, поэтому для отвода жидкости из нижних слоев и сепарационного оборудования следует разработать продуманную стратегию дренажа.
Правила проектирования трубопроводов
Качественная трубопроводная система азотного компрессора обеспечивает поддержание необходимого давления на всасывании, минимизирует потери на нагнетании и пульсации, позволяет предсказуемо закрывать клапаны, удаляет жидкость из реальных точек сбора и защищает все границы давления. Рассматривайте технологическую схему, расчет падения давления, анализ пульсаций, расчет напряжений и исследование предохранительных клапанов как взаимосвязанные части единого проекта.
